Queda de tensão no cabo de soldadura
Um arco mole com o cabo comprido não é capricho da máquina, mas volts perdidos pelo caminho. Abaixo: quantos se perdem com a sua corrente, comprimento e secção — e quantos deles se vão em calor.
Como se calcula
A fórmula é uma só: ΔU = 2 · L · I · ρ / A, onde L
é o comprimento de um condutor em metros, I a corrente em amperes,
A a secção em mm² e ρ a resistividade do material:
0,0175 para o cobre e 0,0282 para o alumínio.
O dois da fórmula é o caminho de volta. A corrente regressa pelo cabo de massa, portanto percorre o dobro da distância entre a máquina e a peça. Por isso a calculadora pede o comprimento de um condutor e não a soma dos dois.
A potência perdida no cabo é P = ΔU · I. Com 200 A e uma
queda de 4 V dá 800 W: é o que aquece o cabo em vez de fundir metal.
Daí o cabo morno ao fim de uma hora de trabalho — não é avaria, é o resultado
desta mesma conta.
Esta calculadora responde a «o que perde o cabo que tenho». A pergunta inversa — «que secção comprar para caber numa queda dada» — é resolvida pela calculadora de secção do cabo. A fórmula e as resistividades são as mesmas, por isso os resultados das duas coincidem sempre.
Quanto é muito
| Queda | O que significa na prática |
|---|---|
| até 2 V | Não se nota a trabalhar; o cabo está escolhido com folga |
| 2–4 V | O limite. O arco ainda é estável, mas o cabo aquece de forma nítida |
| acima de 4 V | Arco mole, escorvamento difícil, o eléctrodo cola ao arrancar |
É um limite de oficina, não uma exigência de norma. Vem de uma comparação simples: o arco de um eléctrodo revestido trabalha por volta dos 25 V, portanto 4 V perdidos no cabo são a sexta parte da tensão que já não está onde é precisa.
O que fazer quando dá demasiado
Cabo mais grosso actua de forma directamente proporcional: duplicar a secção reduz a queda a metade. É a única solução que ajuda sempre.
Caminho mais curto actua com a mesma força e sai muitas vezes mais barato: aproximar a máquina para metade da distância dá o mesmo efeito que um cabo com o dobro da grossura. O excesso enrolado em rolo não só não encurta o caminho como faz uma bobina que, em corrente alternada, acrescenta oposição própria.
A pinça de massa é por vezes maior culpada do que o próprio cabo. A resistência de contacto sobre ferrugem, tinta ou uma pinça frouxa não entra em fórmula nenhuma, e come mais do que dez metros de cabo. A massa prende-se a metal limpo e o mais perto possível do cordão.
Alumínio em vez de cobre dá, à mesma secção, uma queda 60 % maior. O cabo de alumínio às vezes é mais barato, mas para igualar o de cobre tem de ser dois degraus mais grosso — e então a vantagem de preço desaparece.
O que se segue
Escolha da secção para uma queda dada — calculadora de secção do cabo. Quanto aguenta a máquina sem parar — factor de marcha. Alimentação a partir de um gerador — gerador para a máquina de soldar. Porque é que um cabo molhado e uma massa má não são só arco mole — segurança eléctrica.
Como usar a calculadora
- Corrente de soldadura — a que usas de facto, não o máximo da chapa de características. Para um eléctrodo de 3,2 mm a tabela de correntes dá 90–140 A, não 200.
- Comprimento de um cabo — a distância da máquina ao local de trabalho pelo percurso do cabo, não em linha recta. O caminho de ida e volta conta-o a calculadora.
- Secção — impressa na bainha: «H01N2-D 1×35» são 35 mm². Um cabo sem marcação mede-se, não se adivinha.
- Material do condutor — cobre ou alumínio.
O resultado são três números: a queda em volts, a sua parte numa tensão de arco típica (a calculadora usa 25 V) e a potência que aquece o cabo. A etiqueta ao lado avalia a queda pela tabela acima: até 2 V bem, 2–4 V no limite, acima de 4 V demais.
Exemplos com números
| Situação | Dados | Queda | Parte | Potência no cabo |
|---|---|---|---|---|
| Eléctrodo em obra | 200 A, 20 m, 25 mm² Cu | 5,6 V | 22 % | 1120 W |
| Igual, cabo de 35 mm² | 200 A, 20 m, 35 mm² Cu | 4,0 V | 16 % | 800 W |
| Igual, cabo de 50 mm² | 200 A, 20 m, 50 mm² Cu | 2,8 V | 11 % | 560 W |
| Máquina mais perto | 200 A, 10 m, 25 mm² Cu | 2,8 V | 11 % | 560 W |
| TIG na oficina | 120 A, 10 m, 16 mm² Cu | ≈2,6 V | ≈11 % | ≈315 W |
| Cabo de alumínio | 200 A, 20 m, 35 mm² Al | ≈6,4 V | ≈26 % | ≈1290 W |
As quatro primeiras linhas mostram a regra da secção sobre soluções: passar de 25 para 50 mm² e encurtar o percurso de 20 para 10 m dão exactamente o mesmo resultado. Em obra, mudar a máquina de sítio sai muitas vezes mais barato do que comprar cabo. A última linha mostra que o alumínio de 35 mm² fica pior do que o cobre de 25 mm².
Cabos de comprimento diferente e extensões
A calculadora supõe que o cabo de soldadura e o de massa têm o mesmo comprimento. Se não tiverem, introduz a média: 25 m até ao porta-eléctrodos e 5 m de massa contam como 15 m. A fórmula soma os dois percursos, por isso a média dá exactamente o mesmo resultado.
Se o cabo for feito de troços de secções diferentes, a queda de cada troço calcula-se à parte e soma-se. Por cima vêm as ligações, que a fórmula não conhece — por isso o resultado da calculadora é o limite inferior da perda real.
Um cabo quente perde mais
A resistividade de 0,0175 do cobre refere-se a cerca de 20 °C. A resistência do cobre sobe cerca de 0,4 % por grau, e por isso um cabo aquecido a 60 °C tem uma queda uns 16 % maior do que um frio. Na prática, um cabo «no limite» passa a «demais» depois de uma hora de trabalho ao sol. A margem na secção sai mais barata do que parece.
Erros no cálculo
- Somar os dois cabos e introduzir como comprimento de um. O resultado sai a dobrar.
- A corrente da chapa em vez da de trabalho. Um cabo escolhido «para o máximo» fica sobredimensionado para o dia-a-dia.
- Esquecer o cabo entre a máquina e o alimentador. Numa MIG com alimentador separado a corrente passa pelo feixe de ligação, e o seu comprimento entra na conta.
- Culpar a máquina. Antes de a levar à assistência, calcula a queda e verifica o grampo de massa — ver manutenção da máquina.
Perguntas frequentes
Quantos volts se podem perder no cabo?
Na prática de oficina aceitam-se até 4 V à corrente de trabalho, e de preferência abaixo de 2. Não é uma exigência de norma, mas o limite a partir do qual o arco muda de forma nítida: com 25 V no arco, cada volt perdido são quatro por cento a menos.
Porque é que o comprimento se multiplica por dois?
Porque a corrente tem de voltar. O circuito fecha-se pelo cabo de massa, portanto o metal conduz no dobro da distância entre a máquina e a peça. A calculadora pede o comprimento de um só condutor e duplica-o sozinha — não some os dois cabos à mão.
Uma extensão feita de vários troços altera o resultado?
Altera, e normalmente para pior. Cada emenda é uma resistência de contacto adicional que não entra nesta fórmula; uma ficha oxidada ou frouxa perde mais do que dez metros de cabo. Se o arco sai mole apesar da secção correcta, verifique os conectores e a pinça de massa.
Que secção de cabo de soldadura para 20 m a 200 A?
Em cobre e com 20 m por cabo: 25 mm² dá 5,6 V de queda (demais), 35 mm² 4,0 V (limite) e 50 mm² 2,8 V. Para obra a 200 A o razoável é 50 mm² ou um percurso mais curto: a 10 m chegam 25 mm².
O que acontece ao arco com uma queda de tensão grande?
Sobra menos tensão para o arco. Com eléctrodo o arco fica mais curto e mole, escorva mal e o eléctrodo cola no arranque; em MIG/MAG o arco fica «mais frio», como se a tensão da máquina tivesse sido baixada. Entretanto o cabo aquece: 5,6 V a 200 A são mais de um quilowatt perdido.
Como se calcula se o cabo de massa for mais curto do que o de soldadura?
Introduz a média dos dois: 25 m até ao porta-eléctrodos e 5 m de massa são 15 m. A fórmula soma os dois percursos, por isso a média dá exactamente o mesmo. Os troços de secções diferentes calculam-se à parte e somam-se as quedas.
Actualizado: